Autonomes Unterwasserfahrzeug

AUV Odyssey wird durch ein Eisloch eingesetzt

Aussetzen des autonomen Unterwasserfahrzeugs MARUM-SEAL von FS METEOR im Schwarzen Meer

AUV Abyss GEOMAR Kiel (1:1-Modell)

Ein autonomes Unterwasserfahrzeug^[1] (in Fachliteratur auch AUVs, von englisch autonomous underwater vehicles) gehört zur Kategorie der unbemannten Unterwasserfahrzeuge und führt autonom Aufgaben im Meer aus.

Einsatzgebiete

Beispielsweise setzen Öl- und Gasindustrie sie offshore ein, um detaillierte bathymetrische Karten eines Geländes zu erstellen, bevor unterseeische Infrastruktur installiert wird. AUVs werden auch zur Kabel- und Pipelineinspektion benutzt. Die häufigste militärische Anwendung von AUVs ist die Seeminenerkennung und -abwehr. AUVs werden auch in der ozeanografischen Forschung eingesetzt um z. B. bathymetrische Daten zu sammeln, Methanvorkommen zu detektieren und hydrothermale Quellen in der Tiefsee zu finden.^[2][3][4]

Technische Voraussetzungen

Autonome Tauchroboter sind im Allgemeinen torpedoförmig und werden von einem Propeller am Heck angetrieben. Sie arbeiten im Gegensatz zu ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen (ROVs) völlig selbständig, das heißt unabhängig vom Trägerschiff und ohne Kabel. Heute werden AUVs gebaut, die eine Wassertiefe von bis zu 6000 m erreichen können. Die Tauchzeiten reichen von Stunden und Tagen bis zu mehreren Monaten am Stück bei Gleit-AUVs (Glider). AUVs benötigen im Verlauf des Einsatzes nur geringe technische und logistische Unterstützung. Sie können in Regionen arbeiten, in die kein bemanntes Tauchboot oder ROV vordringen kann, zum Beispiel in Eisgebieten.

Durch die autarke Arbeitsweise von AUVs ergeben sich spezielle technische Herausforderungen:

• Die Stromversorgung von Antrieb, Fahrzeugsensorik und Nutzlastkomponenten muss sichergestellt werden. Die gesamte für einen Einsatz benötigte elektrische Energie muss an Bord des Fahrzeugs transportiert werden. Dafür werden bisher vorzugsweise Batterien und Akkus verwendet, es werden aber auch Brennstoffzellen und luftunabhängige Dieselmotoren (Closed Cycle Diesel Engine) benutzt.
• AUVs benötigen anspruchsvolle Steuerungssoftware, damit sie autonom Entscheidungen treffen können. Sie müssen beispielsweise Hindernisse auf ihrer Route erkennen und ihnen ausweichen oder auf technische Probleme wie ausgefallene Sensoren angemessen reagieren.
• Kommunikation – auch im Fehlerfall – ist mit AUVs kaum möglich, da Funksignale vom Wasser stark absorbiert werden; es müssen also entsprechende Notfallprotokolle eingerichtet werden. Da sie unter Polareis im Fehlerfall nicht auftauchen können, gehen AUVs bei entsprechenden Missionen verhältnismäßig häufig verloren.

Forschung und Entwicklung

Gegenwärtig sind AUVs Gegenstand einiger Forschungsprojekte, die sich mit den zentralen Problemen der Fahrzeuge auseinandersetzen. Wichtige Punkte sind die Miniaturisierung der Fahrzeuge, Simultane Lokalisation und Kartographie, die zwar im zweidimensionalen Fall als gelöst angesehen werden kann, in dreidimensionalen Unterwasserumgebungen jedoch als bisher ungelöstes Problem gilt, und autonome Entscheidungsfindung.

Es gibt einige öffentlich geförderte Projekte, die in Form von studentischen Wettbewerben die Arbeit an diesen Problemen vorantreiben wollen. Beispiele hierfür sind der von den englischen und französischen Verteidigungsministerien (insbesondere dem Dstl) gemeinsam veranstaltete SAUC-E oder der vom AUVSI und dem ONR veranstaltete International Autonomous Underwater Vehicle Competition. Bei diesen Wettbewerben sind Preisgelder von einigen zehntausend Euro bzw. Dollar ausgeschrieben.

Siehe auch

• DeepC AUV aus Deutschland mit Wasserstoff-Antrieb
• Remotely Operated Vehicle
• Deep Phreatic Thermal Explorer
• Unterwassergleiter

Literatur

• Nathaniel Fairfield (et al.): Field Results of the Control, Navigation, and Mapping Systems of a Hovering AUV. Intl. Symp. on Unmanned Untethered Submersible Technology, 2007 Abstract online (PDF; 1,9 MB)
• Ian Kemp et al.: Unmanned Vehicles Handbook 2009. The Shephard Press, Slough 2008, ISBN 978-1-9074-5404-2.
• Gwyn Griffiths: Technology and Applications of Autonomous Underwater Vehicles. Taylor & Francis, London 2002, ISBN 978-0-415-30154-1.
• Rajendra Jani: Development of an autonomous underwater vehicle – Hydrocopter. Vdm Verlag, Saarbrücken 2009, ISBN 978-3-639-09644-6.
• Gianluca Antonelli: Underwater robots – motion and force control of vehicle-manipulator systems. Springer, Berlin 2006, ISBN 978-3-540-31752-4.

Weblinks

Commons: Autonomous underwater vehicles – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Vorstellung des AUV Abyss des GEOMAR in Kiel (deutsch)
• Einführung in das AUV B-Seal des Marum in Bremen (deutsch)
• Autonomous Undersea Vehicle Applications Center

Einzelnachweise

1. ↑ Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung
2. ↑ Unterwasser-Roboter durchquert Atlantik science.orf.at; Unmanned research sub crosses Atlantic CNN, abgerufen 11. Dezember 2009.
3. ↑ AUV MARUM-SEAL marum.de, abgerufen am 16. Oktober 2011
4. ↑ Thomas Wilke: Torpedo mit Scharfblick. S. 43–45, in: Bild der Wissenschaft 10/2011, ISSN 0006-2375